Биологичният смисъл на митозата е, че. Какво е биологичното значение на митозата

Жизненият цикъл на клетката. Деление на про- и еукариотни клетки

Най-важната позиция на клетъчната теория гласи, че новите клетки се образуват от развъждане(самовъзпроизвеждане) предишен, извършен благодарение на разделениеоригинална клетка. По този начин огромен брой клетки, които изграждат многоклетъчен организъм, възникват в резултат на последователни деления, започващи от една зигота (оплодена яйцеклетка).

Когато клетките се възпроизвеждат, наследствената информация се запазва в редица техни поколения (и организми при безполово размножаване). Това се осигурява основно чрез удвояване на генетичния материал, тъй като ДНК молекули- върви я репликация.След това дублираната ДНК се разпределя по равно (по време на клетъчното делене) между двете дъщерни клетки.

Деление на прокариотна клетка.Самовъзпроизвеждането на прокариотната клетка се осъществява от просто разделение(виж фиг. 1).

Ориз. един.д разделение бактериална клетка. ДНК се дублира и се разделя в две дъщерни клетки

Този процес започва с репликация на ДНК. Две дъщерни молекули на последния са прикрепени към плазмалемата и мембраната започва да расте бързо между точките на тяхното закрепване. В резултат на това се получава механично „откъсване“ на две дъщерни ДНК молекули към противоположните полюси на клетката. След това майчината клетка се разделя на две дъщерни клетки с еднакви ДНК молекули.

делене на еукариотни клетки.Тяхната генетична информация се съдържа в хромозомите на ядрото, чийто брой може да достигне значителен брой и следователно равномерно и точно разпределение на хромозомите, които са се удвоили преди това между дъщерните клетки, се осигурява от специален апарат - вретено делене. Състои се от нишки, образувани от микротубули. Специален органел участва в образуването на вретеното на делене - клетъчен център.

Основният начин на делене на еукариотните клетки е митоза. В резултат на това се образуват полови клетки мейоза.

В живота на клетката могат да се разграничат два периода: нейното делене се предхожда от интерфаза, а след това действителното митоза.През интерфазния период клетката расте, в нея се увеличава броят на органелите, тя достига зрялост и се подготвя за делене - извършва се репликация (удвояване) на ДНК.

Съвкупността от етапи, през които една клетка преминава от момента на нейното възникване (в процеса на делене на първоначалната, майчината) до собственото си делене с образуването на две нови клетки, се нарича жизнен (клетъчен) цикъл. Жизненият цикъл на клетката отразява всички регулярни структурни и функционални промени, които се случват с клетката с течение на времето. По този начин жизненият цикъл на клетката е времето на съществуване на клетката от момента на нейното образуване чрез разделяне на майчината клетка до нейното собствено делене или естествена смърт.

клетки сложен организъм(например човешки) жизненият цикъл на една клетка може да бъде различен. високоспециализирани клетки (еритроцити, нервни клетки, набраздени мускулни клетки) не се размножават. Техният жизнен цикъл се състои от раждане, изпълнение на предвидените функции, смърт.

Митоза, нейните фази, биологично значение

Основни етапи на митозата.

1.Редупликация (самоудвояване) на генетичната информация на майчината клетка и нейното равномерно разпределение между дъщерните клетки. Това е придружено от промени в структурата и морфологията на хромозомите, в които е концентрирана повече от 90% от информацията на еукариотната клетка.

2. Митотичният цикъл се състои от четири последователни периода: пресинтетичен G1, синтетичен S, постсинтетичен G2 и собствена митоза. Те съставляват автокаталитичната интерфаза (подготвителен период).

Фази клетъчен цикъл:

интерфаза:

Непосредствено след клетъчното делене синтезът на ДНК все още не се извършва. Клетката активно расте по размер, съхранява необходимите за деленето вещества: протеини, РНК, молекули на АТФ. Митохондриите и хлоропластите се делят. Характеристиките на организацията на интерфазната клетка се възстановяват след предишното делене;

След това генетичният материал се дублира чрез ДНК репликация, когато двойната спирала на ДНК молекулата се разделя на две вериги и върху всяка от тях се синтезира комплементарна верига.

В резултат на това се образуват две еднакви двойни спирали на ДНК, всяка от които се състои от една нова и една стара ДНК верига. Количеството на наследствения материал се удвоява. Освен това продължава синтезът на РНК и протеини.

митоза

Това е последвано от самата митоза, която се състои от четири фази. Процесът на разделяне включва няколко последователни фази и представлява цикъл. Продължителността му варира и варира от 10 до 50 часа в повечето клетки.

етапи на митоза.

Процесът на митоза обикновено се разделя на четири основни фази:

профаза, метафаза, анафазаи телофаза(фиг. 1–3). Тъй като е непрекъснат, промяната на фазите се извършва плавно - една незабележимо преминава в друга.

в профазаобемът на ядрото се увеличава и поради спирализацията на хроматина се образуват хромозоми. До края на профазата се вижда, че всяка хромозома се състои от две хроматиди. Постепенно нуклеолите и ядрената мембрана се разтварят и хромозомите се разполагат произволно в цитоплазмата на клетката. Центриолите се движат към полюсите на клетката. Образува се вретено на делене, част от нишките на което преминават от полюс до полюс, а част е прикрепена към центромерите на хромозомите. Съдържанието на генетичен материал в клетката остава непроменено (2n4c).

Ориз. един.Диаграма на митозата в клетките на корена на лука

Ориз. 2.Схема на митозата в клетките на корена на лука: 1 - интерфаза; 2,3 - профаза; 4 - метафаза; 5.6 - анафаза; 7.8 - телофаза; 9 - образуване на две клетки

Ориз. 3.Митоза в клетките на върха на корена на лука: а- интерфаза; b- профаза; в- метафаза; Ж- анафаза; л, д- ранна и късна телофаза

В метафазахромозомите достигат максимална спирализация и са подредени по подреден начин на екватора на клетката, така че тяхното преброяване и изследване се извършва през този период. Съдържанието на генетичния материал не се променя (2n4c).

в анафазавсяка хромозома се "разделя" на две хроматиди, които оттогава нататък се наричат ​​дъщерни хромозоми. Влакната на вретеното, прикрепени към центромерите, се свиват и издърпват хроматидите (дъщерните хромозоми) към противоположните полюси на клетката. Съдържанието на генетичен материал в клетката на всеки полюс е представено от диплоиден набор от хромозоми, но всяка хромозома съдържа един хроматид (4n4c).

в телофазахромозомите, разположени на полюсите, се деспирализират и стават слабо видими. Около хромозомите на всеки полюс се образува ядрена мембрана от мембранните структури на цитоплазмата, а в ядрата се образуват нуклеоли. Вретеното на деленето е унищожено. В същото време цитоплазмата се дели. Дъщерните клетки имат диплоиден набор от хромозоми, всяка от които се състои от един хроматид (2n2c).

Атипични форми на митоза

Да се атипични формимитозата включва амитоза, ендомитоза, политения.

1. Амитозата е директно делене на ядрото. В същото време морфологията на ядрото се запазва, ядрото и ядрената мембрана са видими. Хромозомите не се виждат и не се получава равномерното им разпределение. Ядрото е разделено на две относително равни части без образуване на митотичен апарат (система от микротубули, центриоли, структурирани хромозоми). Ако деленето приключи едновременно, се появява двуядрена клетка. Но понякога цитоплазмата също е наплетена.

Този тип делене съществува в някои диференцирани тъкани (в клетките на скелетните мускули, кожата, съединителната тъкан), както и в патологично променени тъкани. Амитоза никога не възниква в клетки, които трябва да запазят пълната генетична информация - оплодени яйцеклетки, клетки на нормално развиващ се ембрион. Този метод на разделяне не може да се счита за пълноценен начин за възпроизвеждане на еукариотни клетки.

2. Ендомитоза. При този тип делене, след репликация на ДНК, хромозомите не се разделят на две дъщерни хроматиди. Това води до увеличаване на броя на хромозомите в клетката, понякога десетки пъти в сравнение с диплоидния набор. Така се образуват полиплоидните клетки. Обикновено този процес протича в интензивно функциониращи тъкани, например в черния дроб, където полиплоидните клетки са много чести. Въпреки това, от генетична гледна точка, ендомитозата е геномна соматична мутация.

3. Политения. Съществува многократно увеличение на съдържанието на ДНК (хромонеми) в хромозомите без увеличаване на съдържанието на самите хромозоми. В същото време броят на хромонемите може да достигне 1000 или повече, докато хромозомите стават гигантски. По време на политенията всички фази на митотичния цикъл отпадат, с изключение на възпроизвеждането на първичните ДНК вериги. Този тип делене се наблюдава в някои високоспециализирани тъкани (чернодробни клетки, клетки на слюнчените жлези на Diptera). Полилитичните хромозоми на Drosophila се използват за конструиране на цитологични карти на гените в хромозомите.

Биологичното значение на митозата.

Състои се в това, че митозата осигурява наследственото предаване на черти и свойства в редица поколения клетки по време на развитието на многоклетъчен организъм. Поради точното и равномерно разпределение на хромозомите по време на митозата, всички клетки на един организъм са генетично еднакви.

Митотично делениеклетките са в основата на всички форми безполово размножаванекакто в едноклетъчните, така и в многоклетъчните организми. Митозата причинява най-важните явления на живота: растеж, развитие и възстановяване на тъкани и органи и безполово размножаване на организмите.

Клетъчен цикъл. Митоза

Едно от най-важните свойства на живота е самовъзпроизвеждането на биологичните системи, което се основава на клетъчното делене: „Не само явленията на наследствеността, но и самата непрекъснатост на живота зависят от клетъчното делене“ (Е. Уилсън). Универсалният начин за разделяне на еукариотните клетки е индиректното делене или митозата (от древногръцки "митос" - нишка). Биологичното значение на митозата е в запазването на обема и качеството на наследствената информация.

Кратка история на откриването на митозата

За първи път клетъчното делене (раздробяване на жабешки яйца) е наблюдавано от френските учени Прево и Дюма (1824 г.). Този процес е описан по-подробно от италианския ембриолог М. Рускони (1826 г.). Процесът на ядрено делене по време на смачкване на яйца в морски таралежи е описан от К. Баер (1845). Първото описание на клетъчното делене на водораслите е направено от B. Dumortier (1832). Отделни фази на митозата са наблюдавани от немския ботаник W. Hofmeister (1849; клетки от нишката на tradescantia), руските ботаници E. Russov (1872; майчини клетки от спори на папрати, хвощ, лилии) и I.D. Чистяков (1874; спори на хвощ и клубен мъх), немски зоолог А. Шнайдер (1873; смачкване на яйца от плоски червеи), полски ботаник Е. Страсбургер (1875; спирогира, клубен мъх, лук).

За обозначаване на процесите на движение съставни частиядро, немският хистолог W. Schleichner предлага термина кариокинеза (1879), а немският хистолог W. Flemming въвежда термина митоза (1878). През 1880г Общата морфология на хромозомите е описана в трудовете на Hofmeister, но едва през 1888 г. немският хистолог W. Waldeyer въвежда термина хромозома. Водещата роля на хромозомите в съхранението, възпроизвеждането и предаването на наследствена информация е доказана едва през ХХ век.

биологично значение

Процесът на митоза осигурява строго равномерно разпределение на хромозомите между две дъщерни ядра, така че в многоклетъчния организъм всички клетки имат абсолютно еднакви (по брой и характер) набори от хромозоми. Хромозомите съдържат генетична информация, кодирана в ДНК, и следователно регулярен, подреден митотичен процес също така осигурява пълното прехвърляне на цялата информация към всяко от дъщерните ядра; в резултат на това всяка клетка притежава цялата генетична информация, необходима за развитието на всички характеристики на организма. В тази връзка става ясно защо една клетка, взета от напълно диференцирано възрастно растение, може подходящи условиясе развива в цяло растение. Ние описахме митоза в диплоидна клетка, но този процес протича по подобен начин в хаплоидните клетки, например в клетките на гаметофитното поколение на растенията.

Тези. Биологичното значение на митозата се състои в това, че митозата осигурява наследствено предаване на признаци и свойства в редица клетъчни поколения по време на развитието на многоклетъчния организъм. Поради точното и равномерно разпределение на хромозомите по време на митозата, всички клетки на един организъм са генетично еднакви.

Митотичното клетъчно делене е в основата на всички форми на безполово размножаване както в едноклетъчните, така и в многоклетъчните организми. Митозата причинява най-важните явления на живота: растеж, развитие и възстановяване на тъкани и органи и безполово размножаване на организмите.

Състои се в това, че митозата осигурява наследственото предаване на черти и свойства в редица поколения клетки по време на развитието на многоклетъчен организъм. Поради точното и равномерно разпределение на хромозомите по време на митозата, всички клетки на един организъм са генетично еднакви.

Митотичното клетъчно делене е в основата на всички форми на безполово размножаване както в едноклетъчните, така и в многоклетъчните организми. Митозата причинява най-важните явления на живота: растеж, развитие и възстановяване на тъкани и органи и безполово размножаване на организмите.

Във всяка фаза се извършват определени структурни трансформации.

Профазасе характеризира с морфологични промени в ядрото и цитоплазмата. В ядрото, кондензацията на хроматина и образуването на хромозоми, състоящи се от две хроматиди, изчезването на ядрото, разпадането на кариолемата на отделни везикули. В цитоплазмата има редупликация(удвояване) на центриолите и тяхната дивергенция към противоположните полюси на клетката, образуването на вретено на делене от микротубули, възпроизвеждане на гранулирания ендоплазмен ретикулум, както и намаляване на броя на свободните и прикрепени рибозоми.

възниква в метафазаобразуването на метафазна плоча или родителска звезда, непълно отделяне на сестрински хроматиди една от друга.

Характеризира се анафазатапълна изолация (дивергенция) на хроматидите и образуването на два еквивалентни диплоидни комплекта хромозоми, дивергенцията на хромозомните комплекти към полюсите на митотичното вретено и дивергенцията на самите полюси.

Характеризира се телофазатадекондензация на хромозомите на всеки хромозомен набор, образуване на ядрена обвивка от везикули, цитотомия чрез свиване на двуядрена клетка в две дъщерни независими клетки, поява на ядро ​​в ядрата на дъщерните клетки.

В профазата центриолите са ясно видими - образувания, разположени в клетъчния център и играещи роля в разделянето на дъщерните хромозоми на животните. (Припомнете си, че висшите растения нямат центриоли в клетъчния център, който организира разделянето на хромозомите.) Ще разгледаме митозата на примера на животинска клетка, тъй като наличието на центриоли прави процеса на клетъчно делене по-очевиден. Центриолите се делят и се отклоняват към различни полюси на клетката. Микротубулите се простират от центриолите, образувайки вретено на делене, което регулира разминаването на хромозомите към полюсите на делящата се клетка.

Морфологията на митотичните хромозоми е най-добре проучена в момента на тяхната най-голяма кондензация, в метафазата и в началото на анафазата. Хромозомите в това състояние са пръчковидни структури с различна дължина с доста постоянна дебелина. Повечето хромозоми могат лесно да намерят зоната първична констрикция(центромера), която разделя хромозомата на две рамена (фиг. 22). Хромозомите с равни или почти равни рамена се наричат ​​метацентрични, а тези с различни по дължина рамена се наричат ​​субметацентрични. Пръчковидни хромозоми с много късо, почти незабележимо второ рамо се наричат ​​акроцентрични.

В областта на първичното стеснение се намира кинетохор. Микротубулите на клетъчното вретено се отклоняват от тази зона по време на митоза, свързана с движението на хромозомите по време на клетъчното делене. Някои хромозоми също имат вторични стеснения, разположен близо до един от краищата на хромозомата и отделящ малка област - сателит на хромозомата. Вторичните стеснения също се наричат нуклеоларни организатори(вижте предишната лекция), тъй като именно върху тези части на хромозомите се образува ядрото в интерфаза. На тези места е локализирана ДНК, отговорна за синтеза на рибозомна РНК.

Краят на рамената на хромозомите теломери- крайни секции. Теломерните региони на хромозомите се характеризират с липса на способност да се свързват с други хромозоми или техни фрагменти и да изпълняват защитна функция. С всеки цикъл на клетъчно делене теломерите на клетката се скъсяват, поради неспособността на ДНК полимеразата да синтезира копие на ДНК от самия край. Това явление се нарича терминална недостатъчна репликация и е един от най-важните фактори на биологичното стареене. Специален ензим теломеразаизползвайки свой собствен РНК шаблон, той завършва теломерните повторения и удължава теломерите. В повечето диференцирани клетки теломеразата е блокирана, но е активна в стволовите и зародишните клетки.

Мейоза

Централното събитие на гаметогенезата е специална форма на клетъчно делене - мейоза.За разлика от широко разпространената митоза, която поддържа постоянен диплоиден брой хромозоми в клетките, мейозата води до образуването на хаплоидни гамети от диплоидни клетки. По време на последващо оплождане гаметите образуват организъм от ново поколение с диплоиден кариотип ( пс + пс == 2н 2° С). Това е най-важното биологично значение на мейозата, което е възникнало и се е затвърдило в процеса на еволюцията при всички видове, които се размножават по полов път (вижте раздел 3.6.2.2).

Мейозата се състои от две бързо следващи едно след друго деления, които се случват по време на периода на съзряване. Удвояването на ДНК за тези деления се извършва веднъж по време на периода на растеж. Второто разделение на мейозата следва първото почти веднага, така че наследственият материал не се синтезира в интервала между тях (фиг. 5.5).

Първото мейотично делене се нарича редукционно.тъй като води до образуването на диплоидни клетки (2 П 2с) хаплоидни клетки П 2с.Този резултат се осигурява поради характеристиките на профазата на първото разделение на мейозата. В профаза I на мейозата, както при обикновената митоза, се наблюдава компактно опаковане на генетичен материал (хромозомна спирализация). В същото време се случва събитие, което отсъства при митозата: хомоложните хромозоми се конюгират една с друга, т.е. тясно свързани области.

В резултат на конюгацията се образуват хромозомни двойки или двувалентни,номер П.Тъй като всяка хромозома, влизаща в мейозата, се състои от две хроматиди, двувалентната съдържа четири хроматиди. Формулата на генетичния материал в профаза I остава 2 н 4° С. До края на профазата хромозомите в бивалентите, силно спирални, се съкращават. Точно както при митозата, в профаза I на мейозата започва образуването на вретено на делене, с помощта на което хромозомният материал ще бъде разпределен между дъщерните клетки (фиг. 5.5).

Ориз. 5.5. етапи на мейозата

Бащините хромозоми са показани в черно, майчините хромозоми са неоцветени. Фигурата не показва метафаза I, в която бивалентите са разположени в равнината на екватора на вретеното на делене, и телофаза I, която бързо преминава в профаза II

Процесите, протичащи в профаза I на мейозата и определящи нейните резултати, причиняват по-дълъг ход на тази фаза на делене в сравнение с митозата и позволяват да се разграничат няколко етапа в нея (фиг. 5.5).

лептотена -най-ранният етап на профаза I на мейозата, в който започва спирализацията на хромозомите и те стават видими под микроскоп като дълги и тънки нишки. Zygotenхарактеризиращ се с началото на конюгацията на хомоложни хромозоми, които се комбинират от синаптонемалния комплекс в двувалентен (фиг. 5.6). пахитен -етапът, в който на фона на продължаващата спирализация на хромозомите и тяхното скъсяване между хомоложни хромозоми, пресичане -кръст с размяната на съответните секции. Диплотенхарактеризиращ се с появата на сили на отблъскване между хомоложни хромозоми, които започват да се отдалечават една от друга предимно в областта на центромерите, но остават свързани в областите на миналото пресичане - хиазъм(фиг. 5.7).

диакинеза -крайният етап на профаза I на мейозата, в който хомоложните хромозоми се държат заедно само в отделни точки в хиазмата. Бивалентите приемат причудливата форма на пръстени, кръстове, осмици и т.н. (фиг. 5.8).

Така, въпреки силите на отблъскване, които възникват между хомоложните хромозоми, окончателното унищожаване на бивалентите не се случва в профаза I. Характеристика на мейозата в оогенезата е наличието на специален етап - диктиотен,липсва в сперматогенезата. На този етап, който се достига при хората още в ембриогенезата, хромозомите, възприели специален морфологична форма"lampbrushes", спират всякакви по-нататъшни структурни промени за много години. При достигане на женското тяло репродуктивна възрастПод въздействието на лутеинизиращия хормон на хипофизата, като правило, един овоцит подновява мейозата всеки месец.

AT метафаза Iмейозата завършва образуването на вретеното на делене. Неговите нишки са прикрепени към центромерите на хромозомите, обединени в бивалентни по такъв начин, че само една нишка преминава от всяка центромера към един от полюсите на вретеното. В резултат на това нишките, свързани с центромерите на хомоложни хромозоми, насочени към различни полюси, се установяват двувалентни в равнината на екватора на делителното вретено.

AT анафаза IМейозата отслабва връзките между хомоложните хромозоми в бивалентите и те се отдалечават една от друга, насочвайки се към различни полюси на вретеното на делене. В този случай хаплоиден набор от хромозоми, състоящ се от две хроматиди, се отклонява към всеки полюс (виж фиг. 5.5).

AT телофазаПри мейоза I единичен хаплоиден набор от хромозоми се сглобява в полюсите на вретеното, като всяка от тях съдържа два пъти повече ДНК.

Формулата на генетичния материал на получените дъщерни клетки съответства на П 2с.

Втори мейотик (уравнение) разделениеводи до образуването на клетки, в които съдържанието на генетичен материал в хромозомите ще съответства на тяхната едноверижна структура пс(вижте фигура 5.5). Това делене протича като митоза, само клетките, които влизат в него, носят хаплоиден набор от хромозоми. В процеса на такова разделение майчините двойноверижни хромозоми, разделяйки се, образуват едноверижни дъщерни.

Една от основните задачи на мейозата е създаване на клетки с хаплоиден набор от едноверижни хромозоми -Това се постига чрез една репликация на ДНК за две последователни деления на мейозата, както и поради образуването на двойки хомоложни хромозоми в началото на първото мейотично делене и по-нататъшното им разминаване в дъщерни клетки.

Процесите, протичащи в редукционния отдел, също осигуряват еднакво важна последица - генетично разнообразие на гамети,образувани от тялото. Такива процеси включват кросинговър, разделяне на хомоложни хромозоми в различни гаметии независимо поведение на бивалентите в първото мейотично делене(Вижте раздел 3.6.2.3).

Преминаванеосигурява рекомбинация на бащини и майчини алели в групи за свързване (виж Фиг. 3.72). Поради факта, че кръстосването на хромозоми може да се случи в различни области, кръстосването във всеки отделен случай води до обмен на генетичен материал в различно количество. Необходимо е също така да се отбележи възможността за възникване на няколко кръстосвания между две хроматиди (фиг. 5.9) и участието на повече от две двувалентни хроматиди в обмена (фиг. 5.10). Отбелязаните характеристики на кросингоувъра правят този процес ефективен механизъм за рекомбинация на алели.

Разделяне на хомоложни хромозоми в различни гаметив случай на хетерозиготност, това води до образуването на гамети, които се различават по алелите на отделните гени (виж фиг. 3.74).

Случайно подреждане на бивалентите в равнината на екватора на вретеното на делене и тяхната последваща дивергенция в анафаза Iмейозата осигурява рекомбинация на родителските групи на свързване в хаплоидния набор от гамети (виж фиг. 3.75).

Отговор 25!Тъканите като системи от клетки и техните производни са едно от йерархичните нива на организация на живия свят. Клетките като водещи елементи на тъканта. Неклетъчни структури - симпласти и междуклетъчно вещество като производни на клетките. Синцития. Концепцията за клетъчни популации. Differentons. Моделите на произхода и еволюцията на тъканите, теорията на паралелизма на А. А. Заварзин и дивергентната еволюция на Н. Г. Хлопин, техният синтез на съвременното ниво на развитие на науката.

Тъканта е исторически (филогенетично) установена система от клетки и неклетъчни структури, която има обща структура, а понякога и произход, и е специализирана в изпълнението на определени функции. Тъканта е ново (след клетките) ниво на организация на живата материя.

Структурни компоненти на тъканта: клетки, клетъчни производни, междуклетъчно вещество.

Дата на добавяне: 2015-05-19 | Видяно: 690 | Нарушаване на авторски права

Всяка соматична клетка преминава през определен жизнен цикъл, включително разделяне на две соматични клетки. Това разделение - митоза - се извършва в определен ред, чийто биологичен смисъл е, че всяка от дъщерните клетки получава точно същия двоен набор от хромозоми като родителската клетка. Митозата не въвежда никакви промени в наследствената информация и двете дъщерни клетки са идентични с родителската клетка. Преди да започне митозата, ДНК на клетката се удвоява. Всяка хромозома сега се състои от две идентични хроматиди, които ще станат хромозоми на дъщерните клетки. Митозата се състои от четири последователни фази - профаза, метафаза, телофаза. В профазата хромозомите стават ясно видими (при оцветяване). Ядрената мембрана се разпада, хромозомите са свободно разположени в цитоплазмата на клетката. В клетките на животните и нисшите растения центриолите на клетката. В клетките на животните и нисшите растения центриолите (органели, които контролират клетъчното делене) се отклоняват към полюсите на клетката. Нишките на вретеното се простират от центриолите между полюсите, осигурявайки дивергенцията на хромозомите към полюсите. В метафазата хромозомите са разположени по екватора на клетката. В анафазата кретиновите нишки започват да изтеглят хроматидите на всяка хромозома към противоположните полюси на клетката. Отделените хроматиди (наричани сега хромозоми) се събират на полюсите. В телофазата, която завършва митозата, хромозомите, които са се отклонили към полюсите, отново стават слабо видими. Нишките на шпиндела се разрушават. Около хромозомите се образуват две нови ядра. В средата на клетката се появява стеснение, което разделя клетката на две нови клетки. Митозата продължава за относително кратко време - обикновено от половин час до три часа.

2. Поради какво се запазва диплоидният набор от хромозоми в поколенията при безполово размножаване?

По време на асексуално размножаване се запазва диплоиден набор от хромозоми, асексуалното възпроизвеждане се извършва без образуване на гамети (полови клетки) и в него участва само един индивид, който се разделя, пъпки или образува спори.

3. Хисто- и ортогонеза

Органогенезата (от орган и ... генезис) при животните е образуването и развитието на органите. Има онтогенетична органогенеза, изучавана от ембриологията и биологията на развитието, и филогенетична органогенеза, изучавана от сравнителната анатомия. В допълнение към описанието и анализа на хода на процесите на органогенезата, задачата на тези дисциплини включва разкриването и причинно-следственото обяснение на тези процеси във филогенезата и онтогенезата. Сравнителна анатомияразглежда появата на нови органи, тяхната трансформация, разделяне, прогресивно развитие и намаляване, процеси на рудиментация и др. Изследването на развитието на формата на органите във връзка с тяхната функция доведе до откриването на основните модели на филогенетичната органогенеза. Това са принципите на диференциация и интеграция, както и смяната на функциите като водещ принцип при филогенетичната трансформация на органите. Онтогенетичната органогенеза до известна степен повтаря филогенетичната органогенеза. През първия се извършва последователна диференциация и интеграция на органи, както и неравномерен растежи активно движение на клетъчния материал. Причинно-следственото изследване на онтогенетичната органогенеза е достъпно за точно изследване, особено поради възможността за използване на експериментален метод.

При растенията терминът "органогенеза" обикновено се отнася до образуването и развитието на основните органи (корен, стъбло, листа, цветя) в процеса на онтогенезата от област на недиференцирана тъкан - меристема.

Хистогенезата е съвкупност от естествено протичащи процеси в животинските организми, които осигуряват възникването, съществуването и възстановяването на тъкани с техните специфични свойства в различни органи.

Хистогенеза (от гръцки histos - тъкан и ... генезис), развитие на тъканите, набор от естествено протичащи процеси, които осигуряват появата, съществуването и възстановяването на тъканите на животинските организми с техните специфични свойства в различни органи. Г. изучаване на различни тъкани и техните модели е една от най-важните задачи на хистологията. Терминът "хистогенеза" се използва за обозначаване на развитието на тъканите в онтогенезата. Въпреки това, моделите на хистогенезата не могат да се разглеждат изолирано от еволюционното развитие на тъканите (филогистогенеза). Хистогенезата се основава на започване от най ранни стадииембриогенеза клетъчна диференциация - развитието на нарастващи морфо-функционални различия между специализирани клетки. Това е сложен молекулярно-генетичен процес на редовно активиране на активността на гените, които определят спецификата на протеиновия синтез в клетката. Възпроизвеждането на клетките, техните взаимни движения и други процеси водят до образуването на ембрионални рудименти, които са групи от клетки, редовно разположени в тялото на ембриона. В резултат на тъканната диференциация на ембрионалните зачатъци възниква цялото разнообразие от тъкани. различни органитяло. В постембрионалния период процесите на Г. са разделени на 3 основни типа: в тъкани, чиито клетки не се размножават (например нервна тъкан); в тъкани, чието възпроизвеждане на клетките е свързано главно с растежа на органа (например паренхим на храносмилателните жлези, бъбреците); в тъкани, характеризиращи се с постоянно обновяване на клетките (например, хемопоетична тъкан, много покривен епител). Съвкупността от клетки, които извършват определена хистогенеза, е разделена на редица последователни групи (фондове): фонд от предшественици, способни както на диференциация, така и на попълване на загубата на собствен вид; фонд от прогениторни клетки, диференциращи се и способни да се възпроизвеждат; фонд от зрели клетки, които са завършили диференциация. Възстановяването на увредени или частично загубени тъкани след наранявания се извършва чрез така наречената репаративна хистогенеза. При патологични условия процесите на хистогенеза могат да претърпят дълбоки качествени промени и да доведат до развитие на туморни тъкани.

Ембрионалната хистогенеза е процесът на възникване на специализирани тъкани от слабо диференциран клетъчен материал на ембрионалните примордии, протичащ по време на ембрионалното развитие на организма. Ембрионалните рудименти са източниците на развитие на тъкани и органи в онтогенезата, представени от групи от повече или по-малко многобройни слабо диференцирани (неспециализирани) клетки; междуклетъчно веществорудименти нямат.

Хистогенезата се съпровожда от размножаване и растеж на клетките, тяхното движение - миграция, диференциация на клетките и техните производни, междуклетъчни и междутъканни взаимодействия - корелации, клетъчна смърт. На различни етапи индивидуално развитиеедин или друг от изброените компоненти може да има предимство.

В процеса на хистогенетична диференциация, специализация на тъканни зачатъци и образуване на различни видоветъкани. Когато клетките се диференцират от оригиналната стволова клетка, се образуват диферони - последователни редици от клетки (стволови диферони). Броят на диференционите във всеки тип тъкан може да бъде различен.

Резултат от хистогенетичните процеси е образуването на основните групи тъкани - епителни, кръвни и лимфни, съединителни, мускулни и нервни. Образуването им започва в ембрионалния период и завършва след раждането. Източниците на постембрионално развитие на тъканите са стволови и полустволови клетки, които имат високи възможности за развитие. Процесът на диференциация от стволовите клетки е проучен подробно на пример с кръвни клетки.

4. На какъв етап от сперматогенезата и оогенезата се извършва намаляване на броя на хромозомите и образуването на хаплоидни клетки?

Значителен клетъчен растеж е изразен в оогенезата. Основното съдържание на периода на съзряване е мейозата, в резултат на което от всяка диплоидна прекурсорна клетка се образуват 4 клетки с хаплоиден набор от хромозоми. По време на сперматогенезата тези клетки са идентични по размер и по-късно стават сперматозоиди, а по време на оогенезата мейозата осигурява неравномерно разделяне на цитоплазмата. В резултат на това само една от четирите хаплоидни клетки се превръща в яйцеклетка, способна на оплождане, докато другите три са редукционни тела, съдържащи излишък от хроматин и в крайна сметка умират. В допълнение към осигуряването на хаплоидност, мейозата води и до появата на качествено разнообразие от зародишни клетки. В профазата на първото мейотично делене, хомоложни хромозоми от бащин и майчин произход, спираловидно, се приближават един към друг по двойки чрез съответни участъци (така наречената конюгация), образувайки биваленти. В този случай отделните хроматиди са преплетени един с друг и могат да се счупят в подобни области.

Репродуктивна фаза: диплоидните клетки се делят многократно чрез митоза. Броят на клетките в половите жлези нараства, те се наричат ​​оогонии и сперматогонии. Набор от хромозоми 2n. Във фазата на растеж настъпва техният растеж, получените клетки се наричат ​​овоцити от 1-ви ред и сперматоцити от 1-ви ред. Във фазата на узряване настъпва мейоза, в резултат на първото мейотично делене се образуват гаметоцити от 2-ри ред (набор от хромозоми n2c), които влизат във второто мейотично делене и клетки с хаплоиден набор от хромозоми (nc) се образуват. Овогенезата на този етап практически завършва и сперматогенезата включва друга фаза на образуване, по време на която се образуват сперматозоиди.

В процеса на възстановяване на целостта на хроматидите, хомоложните хромозоми могат да обменят съответните участъци. Този процес се нарича кросингоувър. В анафазата на първото мейотично делене настъпва независимо разминаване на майчините и бащините хромозоми към полюсите на клетката,
в резултат на това в хаплоидния набор от бъдещи гамети, различни комбинациимайчини и бащини хромозоми. Последният период на гаметогенезата (период на формиране) се наблюдава само по време на сперматогенезата, по време на който хаплоидните клетки - сперматидите - придобиват структурни характеристики, характерни за зрелите сперматозоиди.

5. Колко големи могат да бъдат яйцата?

Размерът на яйцата варира в широки граници - от няколко десетки микрометра до няколко сантиметра (човешкото яйце е около 100 микрона, щраусово яйце, което има дължина около 155 мм с черупката, също е яйце). Яйцеклетката има редица мембрани, разположени върху плазмената мембрана и резервни хранителни вещества. При бозайниците яйцата имат лъскава черупка, на върха на която има лъчист венец - слой от фоликуларни клетки.

6. Самооплождане и партеногенеза

Самооплождането е сливането на хетеросексуални или сестрински ядра, образувани в един индивид.

Автогамия, самооплождане - автогамия или самооплождане - - вид възпроизвеждане, при което се образува зигота поради сливането на две хаплоидни ядра вътре в клетката на един и същи организъм (ресничести) или чрез сливането на гамети, образувани в едно и също цвете

Самооплождане, сливането на мъжки и женски зародишни клетки, принадлежащи на един и същи двуполов индивид. В природата самооплождането е рядко: в процеса на еволюция организмите обикновено развиват адаптации, които елиминират възможността за самооплождане и осигуряват кръстосано оплождане, в резултат на което се увеличава генетичното разнообразие на потомството, което допринася както за развитие на нови адаптации и развитие на по-жизнеспособно потомство. Сред животните понякога се наблюдава самооплождане при хидри, плоски червеи, някои пръстеновидни, мекотели, риби; сред растенията - в много водорасли, гъби, цъфтящи растения (в последните в резултат на самоопрашване)

Самооплождането е най-близката форма на инбридинг.

Партеногенеза – Вид полов размножителен процес, при който животното се развива от неоплодено яйце; характерни за оси, пчели и някои други членестоноги.

Партеногенезата (от гръцки parthénos - девствена и ... генезис), девствена репродукция, една от формите на сексуално възпроизвеждане на организми, при които женските зародишни клетки (яйца) се развиват без оплождане. Партеногенезата - сексуално, но еднополово размножаване - възниква в процеса на еволюция на организмите в двудомни форми. В случаите, когато партеногенетичните видове са представени (винаги или периодично) само от женски, едно от основните биологични предимства на партеногенезата е да ускори скоростта на възпроизвеждане на вида, тъй като всички индивиди от този вид могат да оставят потомство. В случаите, когато женските се развиват от оплодени яйца, а мъжките се развиват от неоплодени яйца, партеногенезата допринася за регулирането на числените съотношения на половете (например при пчелите). Често партеногенетичните видове и раси са полиплоидни и възникват в резултат на далечна хибридизация, разкривайки във връзка с това хетерозис и висока жизнеспособност. Партеногенезата трябва да се разграничава от безполовото размножаване, което винаги се осъществява с помощта на соматични органи и клетки (размножаване чрез делене, пъпкуване и др.). Разграничете партеногенезата. естествен - нормален начинвъзпроизвеждане на някои организми в природата и изкуствено, предизвикано експериментално чрез действието на различни стимули върху неоплодено яйце, което обикновено трябва да бъде оплодено.

Има облигатна партеногенеза, при която яйцата са способни само на партеногенетично развитие, и факултативна партеногенеза, при която яйцата могат да се развият както чрез партеногенеза, така и в резултат на оплождане [при много насекоми Hymenoptera, например, пчелите, мъжките (търтеите) се развиват от неоплодени яйца, от оплодени - женски (матки и пчели работнички)]. Често размножаването чрез партеногенеза се редува с двуполово - т. нар. циклична партеногенеза. Партеногенетични и полови поколения в цикличната партеногенеза. външно различни. По този начин последователните поколения на листните въшки от рода Chermes се различават рязко по морфология (крилати и безкрили форми) и екология (свързани с различни фуражни растения); при някои жлъчни оси индивидите от партеногенетичното и двуполовото поколения са толкова различни, че се приемат за различни видовеи дори раждане. Обикновено (при много листни въшки, дафнии, ротифери и др.) Летните партеногенетични поколения се състоят само от женски, а през есента се появяват мъжки и женски поколения, които оставят оплодени яйца за зимата. Много животински видове, които нямат мъжки индивиди, са способни на продължително размножаване чрез партеногенеза – така наречената постоянна партеногенеза. При някои видове, наред с партеногенетичната женска раса, съществува двуполова раса (първоначалния вид), понякога заемаща различна област - т. нар. географска партеногенеза (пеперуди, носещи обвивка, много бръмбари, стоножки, мекотели, ротифери, дафнии , гущери сред гръбначните и др.).

Според способността за даване чрез партеногенеза се разграничават мъжки или женски: аренотокия, при която само мъжки се развиват от неоплодени яйца (пчели и други хименоптери, брашнести червеи, акари и от гръбначни - партеногенетични линии на пуйки); thelytoky, при който се развиват само женски (най-честият случай); дейтеротокия, при която се развиват индивиди от двата пола (например с произволна партеногенеза при пеперуди; в двуполовото поколение с циклична партеногенеза при дафния, ротифери, листни въшки).

Силно голямо значениеима цитогенетичен механизъм за узряване на неоплодена яйцеклетка. Именно поради това дали яйцеклетката претърпява мейоза и намаляване наполовина на броя на хромозомите - редукция (мейотична партеногенеза) или не преминава (амейотична партеногенеза), дали броят на хромозомите, характерен за вида, се запазва поради загубата на мейоза (зиготична партеногенеза) или този брой се възстановява след редукция чрез сливане на ядрото на яйцеклетката с ядрото на насоченото тяло или по някакъв друг начин (автомиктична партеногенеза), в крайна сметка наследствената структура (генотип) на партеногенетичния ембрион и всички негови най-важно наследствени особености- пол, запазване или загуба на хетерозис, придобиване на хомозиготност и др.

Партеногенезата също се разделя на генеративна или хаплоидна и соматична (може да бъде диплоидна и полиплоидна). По време на генеративната партеногенеза се наблюдава хаплоиден брой хромозоми (n) в делящите се клетки на тялото; този случай е сравнително рядък и се комбинира с аренотокия (хаплоидните мъжки са търтеи на пчелите). По време на соматичната партеногенеза в делящите се клетки на тялото се наблюдава първоначалният диплоиден (2n) или полиплоиден (3n, 4n, 5n, рядко дори 6n и 8n) брой хромозоми. Често в рамките на един вид има няколко раси, характеризиращи се с множество хромозоми - така наречената полиплоидна серия. По отношение на много високата честота на полиплоидията, партеногенетичните животински видове представляват рязък контраст с двуполовите животни, при които полиплоидията, напротив, е много рядка. Полиплоидните, двудомни животински видове изглежда са еволюирали чрез партеногенеза и далечна хибридизация.

Своеобразна форма на партеногенеза - педогенеза - партеногенетично размножаване в ларвно състояние.

Изкуствената партеногенеза при животните е получена за първи път от руския зоолог А. А. Тихомиров. Той показа (1886), че неоплодените яйца на копринени буби могат да бъдат стимулирани да се развиват чрез разтвори на силни киселини, триене и други физически и химични стимули. По-късно изкуствената партеногенеза е получена от J. Loeb и други учени при много животни, главно при морски безгръбначни ( морски таралежии звезди, червеи, мекотели), както и при някои земноводни (жаба) и дори бозайници (заек). В края на 19 - началото на 20 век. експериментите върху изкуствената партеногенеза привлякоха специално внимание на биолозите, давайки надежда да се проникне в същността на процесите на оплождане с помощта на този физикохимичен модел на активиране на яйцеклетки. Изкуствената партеногенеза се причинява от действието на хипертонични или хипотонични разтвори върху яйцата (така наречената осмотична партеногенеза), убождане на яйцето с игла, навлажнена с хемолимфа (така наречените травматични П. на земноводните), рязко охлаждане и особено нагряване (т.нар. температурна партеногенеза), както и действието на киселини, основи и др. С помощта на изкуствена партеногенеза обикновено е възможно да се получат само началните етапи от развитието на организма; рядко се постига пълна партеногенеза, въпреки че са известни случаи на пълна партеногенеза дори при гръбначни животни (жаба, заек). Методът за масово производство на пълна партеногенеза, разработен (1936) за копринената буба от Б. Л. Астауров, се основава на точно дозирано краткотрайно нагряване (до 46 ° С за 18 минути) на неоплодени яйца, извлечени от женската. Този метод дава възможност да се получат само женски индивиди от копринената буба, наследствено идентични с оригиналната женска и помежду си. Получените ди-, три- и тетраплоидни клонове могат да се размножават чрез партеногенеза за неопределено време. В същото време те запазват първоначалната си хетерозиготност и "хибридна сила". Селекцията е произвела клонинги, които се възпроизвеждат чрез партеногенеза толкова лесно, колкото двуполовите породи чрез оплождане (повече от 90% излюпване на активирани яйца и до 98% жизнеспособност). Партеногенезата представлява разнообразен интерес за практиката на бубарството.

Партеногенезата при растенията. Партеногенезата, често срещана сред семенните и споровите растения, обикновено е от постоянен тип; в изолирани случаи е установена факултативна партеногенеза (при някои видове ястреб и метличина Thalictrum purpurascens). По правило полът на партеногенетично възпроизвеждащите се растения е женски: при двудомните растения партеногенезата е свързана с липса или изключителна рядкост мъжки растения, в еднодомни - с дегенерация на мъжки цветя, липса или аборт на цветен прашец. Както при животинската партеногенеза, има: генеративна, или хаплоидна, партеногенеза и соматична, която може да бъде диплоидна или полиплоидна. Генеративната партеногенеза се среща при водорасли (cutleria, spirogyra, ectocarpus) и гъби (saprolegnia, mucor, endomyces). При цъфтящите растения се наблюдава само при опитни условия (тютюн, скерда, памук, зърнени култури и много други). Соматичната партеногенеза се среща при водорасли (хара, коконеис), при папрати (марцелия на Дръмонд) и при висши цъфтящи растения (хондрила, маншет, ястреб, котешка стъпка, глухарче и др.). Полиплоидната партеногенеза при растенията е много разпространена; полиплоидията обаче не е характеристика на партеногенетичните видове тук, тъй като е широко разпространена и при двуполовите растения. Други методи за размножаване са близки до партеногенезата на растенията - апогамия, при която ембрионът се развива не от яйце, а от други клетки на гаметофита, и апомиксис. Изкуствена партеногенеза в растенията е получена при някои водорасли и гъби чрез действието на хипертонични разтвори, както и чрез краткотрайно нагряване на женски зародишни клетки. Австрийският учен Е. Чермак получава (1935-48) изкуствена партеногенеза при цъфтящи растения (житни, бобови и много други) чрез стимулиране на стигмата с мъртъв или чужд прашец или прахообразни вещества (талк, брашно, креда и др.). Съветският учен Е. М. Вермел получава (1972) диплоидна партеногенеза при касис, домати и краставици чрез действието на диметилсулфоксид.

Партеногенезата също включва особени начини на развитие на животни и растения - гиногенеза и андрогенеза, при които яйцеклетката се активира да се развива чрез проникване на сперматозоиди от собствен или близък вид, но ядрата на яйцеклетката и сперматозоидите не се сливат, настъпва оплождане да е невярно и ембрионът се развива само с женско (гиногенеза) или само с мъжко (андрогенеза) ядро.

7. Какво е значението на конюгацията на хомоложни хромозоми и кросинговъра между тях в еволюцията?

Хромозомната конюгация е сближаването на хомоложни хромозоми по време на мейозата, в резултат на което е възможна взаимна обмяна на отделни участъци между тях (кросингоувър).

Кръстосането е обмен на равни участъци от хомоложни конюгиращи хромозоми, който се случва в профазата на първата мейоза и води до преразпределение на гените в тях. Киазите са външна проява на кросингоувър.

Кросинговърът е един от механизмите на наследствената изменчивост.

В профазата на първото разделение на мейозата хромозомите се спирализират. В края на профазата, когато спирализацията приключи, хромозомите придобиват характерната си форма и размер. Хромозомите на всяка двойка, т.е. хомоложни, свързани помежду си по цялата дължина и усукани. Този процес на свързване на хомоложни хромозоми се нарича конюгация. По време на конюгацията между някои хомоложни хромозоми се извършва обмен на участъци - гени (кросинговър), което означава обмен на наследствена информация. След конюгацията хомоложните хромозоми се отделят една от друга.

Когато хромозомите са напълно разделени, се образува вретено на делене, настъпва метафазата на мейозата и хромозомите се намират в равнината на екватора. След това идва анафазата на мейозата, а не половините на всяка хромозома, включително един хроматид, както при митозата, отиват към полюсите на клетката, а цели хромозоми, всяка от които се състои от две хроматиди. Следователно само една от всяка двойка хомоложни хромозоми влиза в дъщерната клетка.

След първото деление настъпва второто деление на мейозата, като това деление не е предшествано от синтеза на ДНК. Интерфазата преди второто делене е много кратка. Профаза 2 е кратка. В метафазата 2 хромозоми се подреждат в екваториалната равнина на клетката. В анафаза 2 техните центромери се разделят и всеки хроматид става независима хромозома. В телофаза 2 дивергенцията на сестринските хромозоми към полюсите е завършена и клетъчното делене започва. В резултат на това от две хаплоидни клетки се образуват четири хаплоидни дъщерни клетки.

Кръстосването на хромозоми, възникващо при мейозата, обменът на места, както и независимото разминаване на всяка двойка хомоложни хромозоми, определя моделите на наследствено предаване на черта от родители към потомство. От всяка двойка от две хомоложни хромозоми (майчина и бащина), които са били част от хромозомния набор на диплоидните организми, само една хромозома се съдържа в хаплоидния набор на яйцеклетката или спермата. Тя може да бъде:

1. бащина хромозома;

2. майчина хромозома;

3. бащина с майчин парцел;

4. майчин с бащин парцел.

Тези процеси на произход Голям бройкачествено различни зародишни клетки допринасят за наследствената изменчивост.
В някои случаи, поради нарушение на процеса на мейоза, ако хомоложните хромозоми не се разминават, зародишните клетки може да нямат хомоложна хромозома или, обратно, да имат и двете хомоложни хромозоми. Това води до сериозни нарушенияв развитието на организма или до неговата смърт.

8. Назовете видовете регенерация на примери за животни и хора

9. Какъв тип делене се използва за разделяне на оплодена клетка?

10. Защо радиоактивното излъчване е опасно?

Човек получава основната част от йонизиращото лъчение от естествени източници на радиация. Повечето от тях са такива, че е абсолютно невъзможно да се избегне радиацията от тях. През цялата история на съществуването на Земята различни видове радиация попадат на земната повърхност от космоса и идват от радиоактивни вещества, намиращи се в земната кора.

Човек е изложен на радиация по два начина. Радиоактивните вещества могат да бъдат извън тялото и да го облъчват отвън; в този случай говорят за външно излагане
. Или могат да бъдат във въздуха, който човек диша, в храната или във водата и да попаднат в тялото. Този метод на облъчване се нарича вътрешни.

Радиацията по своята същност е вредна за живота. Малки дози радиация могат да „стартират“ все още не напълно разбрана верига от събития, водещи до рак или генетични увреждания. При високи дози радиацията може да разруши клетките, да увреди тъканите на органите и да причини смърт на организма.

Увреждането, причинено от високи дози радиация, обикновено се проявява в рамките на часове или дни. Раковите заболявания обаче се появяват много години след излагане, обикновено не по-рано от едно до две десетилетия. НО рожденни дефектиразвитие и други наследствени заболяванияпричинени от увреждане на генетичния апарат, по дефиниция се появяват само в следващите или следващите поколения: това са децата, внуците и по-далечните потомци на индивида, изложен на радиация.

Под въздействието на йонизиращо лъчение се разрушават сложни молекули и клетъчни структури, което води до радиационно уврежданеорганизъм.

Въпреки че не е трудно да се идентифицират бързо проявяващите се („остри“) ефекти от високи дози радиация, те са лесни за откриване дългосрочни ефектиот ниски дози радиация почти винаги е много трудно. Това отчасти се дължи на факта, че отнема много време, за да се проявят. Но дори и след като са открити някои ефекти, също е необходимо да се докаже, че те се обясняват с действието на радиацията, тъй като както ракът, така и увреждането на генетичния апарат могат да бъдат причинени не само от радиация, но и от много други причини.

Радиационните дози трябва да надвишават определено ниво, за да причинят остро увреждане на тялото, но няма причина да се смята, че това правило важи в случай на последствия като рак или увреждане на генетичния апарат. от понетеоретично най-малката доза е достатъчна за това. Но в същото време никоя доза радиация не води до тези последствия във всички случаи. Дори при относително високи дози радиация, не всички хора са обречени на тези заболявания: възстановителните механизми, действащи в човешкото тяло, обикновено елиминират всички щети. По същия начин, всеки човек, изложен на радиация, не е задължително да развие рак или да стане носител на наследствени заболявания; въпреки това, вероятността или рискът от такива последствия е по-голям от този за лице, което не е било изложено. И този риск е толкова по-голям, колкото по-голяма е дозата радиация.

Остри увреждания на човешкия организъм възникват при високи дози радиация. Най-общо казано, радиацията има подобно действие, започвайки само от определена минимална или „прагова“ доза радиация.

Реакцията на човешките тъкани и органи на облъчване не е еднаква, а разликите са много големи. Големината на дозата, която определя тежестта на увреждането на тялото, зависи от това дали тялото я получава веднага или на няколко дози. Повечето органи имат време да излекуват радиационното увреждане в една или друга степен и следователно понасят поредица от малки дози по-добре от същата обща доза радиация, получена наведнъж.

Въздействието на йонизиращото лъчение върху живите клетки

заредени частици. А- и b-частиците, проникващи в тъканите на тялото, губят енергия поради електрически взаимодействия с електроните на атомите, близо до които преминават. (g-лъчение и рентгенови лъчипредават енергията си на материята по няколко начина, които в крайна сметка също водят до електрически взаимодействия.)

Електрически взаимодействия. От порядъка на десет трилионни от секундата, след като проникващата радиация достигне съответния атом в тъканта на тялото, един електрон се отделя от този атом. Последният е отрицателно зареден, така че останалата част от първоначално неутралния атом става положително заредена. Този процес се нарича йонизация. Отделеният електрон може допълнително да йонизира други атоми.

Физико-химични промени. Както свободният електрон, така и йонизираният атом обикновено не могат да останат в това състояние за дълго и през следващите десет милиардни от секундата те участват в сложна верига от реакции, които водят до образуването на нови молекули, включително изключително реактивни, като напр. "свободни радикали".

Химични промени. През следващите милионни части от секундата, получените свободни радикали реагират както помежду си, така и с други молекули и чрез верига от реакции, които все още не са напълно разбрани, могат да причинят химическа модификация на биологично важни молекули, необходими за нормално функциониранеклетки.

Биологични ефекти. Биохимичните промени могат да настъпят в рамките на секунди или десетилетия след облъчването и да причинят незабавна клетъчна смърт или промени в тях, които могат да доведат до рак.

Разбира се, ако дозата радиация е достатъчно висока, облъченият човек ще умре. Както и да е, много големи дозиекспозиции от порядъка на 100 Gy причиняват толкова много сериозно поражениецентралната нервна система, че смъртта обикновено настъпва в рамките на часове или дни. При радиационни дози от 10 до 50 Gy за облъчване на цялото тяло увреждането на централната нервна система може да не е толкова тежко, че да бъде фатално, но облъченото лице има вероятност да умре така или иначе след една до две седмици от кръвоизливи в стомашно-чревния тракт . Дори по-ниските дози може да не причинят сериозни увреждания на стомашния тракт или тялото може да се справи с тях, но въпреки това смъртта може да настъпи след един до два месеца, от момента на експозицията, главно поради разрушаването на червените кръвни клетки. костен мозък- основният компонент на хемопоетичната система на тялото: от доза от 3-5 Gy по време на облъчване на цялото тяло, около половината от всички облъчени хора умират. По този начин в този диапазон от дози радиация големите дози се различават от по-малките само по това, че смъртта настъпва по-рано в първия случай и по-късно във втория.

В човешкото тяло йонизиращите ефекти предизвикват верига от обратими и необратими промени. Задействащият механизъм на въздействие са процесите на йонизация и възбуждане на атоми и молекули в тъканите. Важна роля в образуването на биологични ефекти играят свободните радикали H и OH, които се образуват в резултат на радиолиза на водата (човешкото тяло съдържа до 70% вода). Притежавайки висока активност, те влизат в химични реакции с протеинови молекули, ензими и други елементи на биологичната тъкан, което води до нарушаване на биохимичните процеси в организма. В процеса участват стотици и хиляди молекули, незасегнати от радиацията. В резултат на това се нарушават метаболитните процеси, растежът на тъканите се забавя и спира, нов химични съединенияне е характерно за тялото. Това води до нарушаване на жизнената дейност на отделните функции на органи и системи на тялото. Под въздействието на йонизиращо лъчение в организма се наблюдава нарушение на функцията хематопоетични органи, повишаване на пропускливостта и крехкостта на кръвоносните съдове, разстройство на стомашно-чревния тракт, намаляване на съпротивителните сили на организма, неговото изчерпване, дегенерация на нормалните клетки в злокачествени и др. Ефектите се развиват през различни периоди от време: от фракции от секунди до много часове, дни, години.

Радиационните ефекти обикновено се разделят на соматични и генетични. Соматичните ефекти се проявяват под формата на остра и хронична лъчева болест, локални радиационни увреждания, като изгаряния, както и дълготрайни реакции на тялото, като левкемия, злокачествени тумори, ранно стареенеорганизъм. Генетичните ефекти могат да се проявят в по-късните поколения.

Остри лезии се развиват при еднократно равномерно гама облъчване на цялото тяло и погълната доза над 0,25 Gy. При доза от 0,25 ... 0,5 Gy могат да се наблюдават временни промени в кръвта, които бързо се нормализират. В диапазона на дозата от 0,5 ... 1,5 Gy се появява чувство на умора, по-малко от 10% от изложените могат да получат повръщане, умерени променив кръвта. При доза от 1,5 ... 2,0 Gy се наблюдава лека форма на остра лъчева болест, която се проявява с продължително намаляване на броя на лимфоцитите в кръвта (лимфопения), възможно е повръщане на първия ден след експозицията. Смъртните случаи не са регистрирани.

Лъчева болест умереновъзниква при доза от 2,5 ... 4,0 Gy. Почти всеки в първия ден - гадене, повръщане, съдържанието на левкоцити в кръвта рязко намалява, появяват се подкожни кръвоизливи, в 20% от случаите е възможен фатален изход, смъртта настъпва 2 ... 6 седмици след експозицията.

При доза от 4,0 ... 6,0 Gy се развива тежка форма на лъчева болест, водеща до смърт в 50% от случаите през първия месец. При дози, надвишаващи 6,0 ... 9,0 Gy, в почти 100% от случаите изключително тежката форма на лъчева болест завършва със смърт поради кръвоизлив или инфекциозни заболявания.

Посочените данни се отнасят за случаи, при които няма лечение. Понастоящем има редица антирадиационни средства, които при комплексно лечение позволяват да се изключи смъртоносен изход при дози от около 10 Gy.

Хронична лъчева болестможе да се развие при продължително или повтарящо се излагане на дози, значително по-ниски от тези, които причиняват остра форма. Най-характерните признаци на хроничната форма са промени в кръвта, нарушения на нервната система, локални кожни лезии, увреждане на лещата и намаляване на имунитета на организма.

Степента на излагане на радиация зависи от това дали облъчването е външно или вътрешно (при навлизане на радиоактивен изотоп в тялото). Вътрешното облъчване е възможно при вдишване, поглъщане на радиоизотопи и проникването им в човешкото тяло през кожата. Някои вещества се абсорбират и натрупват в определени органи, което води до високи локални дози радиация. Например калций, радий, стронций се натрупват в костите, йодните изотопи причиняват увреждане на щитовидната жлеза, редкоземните елементи - главно чернодробни тумори. Изотопите на цезия и рубидия са равномерно разпределени, причинявайки потискане на хемопоезата, увреждане на тестисите и тумори на меките тъкани. При вътрешно облъчване най-опасните алфа-излъчващи изотопи на полоний и плутоний.
Целостта и дискретността на живите системи като основа на представите за нивата на организация на живата материя. Нива на организация по сложност Ролята на АТФ в микробния метаболизъм, механизмите на биосинтеза на АТФ

1. Води до увеличаване на броя на клетките и осигурява растежа на многоклетъчен организъм.

2. Осигурява замяна на износени или повредени тъкани.

3. Поддържа набор от хромозоми във всички соматични клетки.

4. Служи като механизъм за безполово размножаване, при което се създава потомство, което е генетично идентично с родителите.

5. Позволява ви да изследвате кариотипа на организма (в метафаза).

АМИТОЗА

Амитозата е разделяне на интерфазното ядро ​​чрез свиване без образуване на вретено на делене.

По време на хромозомна амитоза светлинен микроскопнеразличими. Такова разделение се среща в едноклетъчни организми (амеба, голямо ядро ​​от ресничести), както и в някои високоспециализирани с отслабена физиологична активност, дегенериращи, обречени на смърт растителни и животински клетки или с различни патологични процеси(ендосперма, картофена грудка). При животните и хората този тип разделение е характерно за клетките на черния дроб, хрущяла и роговицата на окото. При амитоза често се наблюдава само ядрено делене: в този случай могат да възникнат дву- и многоядрени клетки. Ако разделянето на ядрото е последвано от разделяне на цитоплазмата, тогава разпределението на клетъчните компоненти, като ДНК, се извършва произволно.

Стойност на амитозата: при двуядрени и многоядрени клеткиобщата площ на контакт между ядрения материал и цитоплазмата се увеличава. Това води до повишаване на ядрено-плазмения метаболизъм, повишаване на функционалната активност на клетката и по-голяма устойчивост на въздействието на неблагоприятни фактори. Клетките, които са преминали през амитоза, губят способността си за митотично делене и възпроизвеждане.

МЕЙОЗА

При образуването на гамети, т.е. полови клетки - сперматозоиди и яйцеклетки - настъпва клетъчно делене, наречено мейоза.

Оригиналната клетка има диплоиден набор от хромозоми, които след това се удвояват. Но ако по време на митоза във всяка хромозома хроматидите просто се разминават, тогава по време на мейозата хромозомата (състояща се от две хроматиди) е тясно преплетена със своите части с друга хомоложна хромозома (също състояща се от две хроматиди) и възниква пресичане - обмен на хомоложни области на хромозоми. След това нови хромозоми със смесени гени на „майка“ и „баща“ се разминават и се образуват клетки с диплоиден набор от хромозоми, но съставът на тези хромозоми вече се различава от първоначалния; рекомбинация . Първото разделение на мейозата е завършено, а второто разделение на мейозата протича без синтез на ДНК, следователно по време на това разделяне количеството ДНК намалява наполовина. От оригиналните клетки с диплоиден набор от хромозоми възникват гамети с хаплоиден набор. От една диплоидна клетка се образуват четири хаплоидни клетки. Фазите на клетъчното делене, които следват интерфазата, се наричат ​​профаза, метафаза, анафаза, телофаза и след деленето отново интерфаза.

Мейозата бива три вида: зиготна (в зиготата след оплождане, което води до образуване на зооспори във водораслите и мицела на гъбите); гаметичен (в гениталните органи води до образуването на гамети) и споров (в семенните растения води до образуването на хаплоиден гаметофит).

Мейозата се състои от две последователни деления, мейоза I и мейоза II. Дублирането на ДНК става само преди мейоза I и няма интерфаза между деленията. При първото деление хомоложните хромозоми се разминават и техният брой намалява наполовина, а при второто деление се образуват хроматиди и се образуват зрели гамети. Характеристика на първото разделение е сложна и дългосрочна профаза.

Профаза I- профазата на първото разделение е много сложна и се състои от 5 етапа:

лептотенаили лептонема - опаковане на хромозоми, кондензация на ДНК с образуването на хромозоми под формата на тънки нишки (хромозомите се скъсяват). Zygoten или зигонема - възниква конюгация - свързването на хомоложни хромозоми с образуването на структури, състоящи се от две свързани хромозоми, наречени тетради или бивалентни и тяхното по-нататъшно уплътняване. пахитен или пахинема - (най-дългият етап) - на някои места хомоложните хромозоми са тясно свързани, образувайки хиазми. В тях се случва кръстосване - обмен на места между хомоложни хромозоми. Диплотен или диплонема - настъпва частична декондензация на хромозоми, докато част от генома може да работи, възникват процеси на транскрипция (образуване на РНК), транслация (синтез на протеин); хомоложните хромозоми остават свързани една с друга. При някои животни хромозомите в овоцитите на този етап от профазата на мейозата придобиват характерната форма на хромозоми с четка. диакинеза - ДНК отново се кондензира колкото е възможно повече, синтетичните процеси спират, ядрената обвивка се разтваря; центриолите се отклоняват към полюсите; хомоложните хромозоми остават свързани една с друга.